1、產(chǎn)品介紹
煤礦巷道是安全生產(chǎn)的咽喉要道，存在長(zhǎng)度長(zhǎng)、施工地點(diǎn)多、安全事故多發(fā)等特 點(diǎn)。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地質(zhì)體，如陷落柱、富水帶、 瓦斯富集區(qū)等。巷道事故已經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)最主要的威脅之一，嚴(yán)重危害著煤礦 的安全生產(chǎn)。因此提前查明掘進(jìn)頭前方的地質(zhì)及流體分布異常情況，可以提前合理規(guī) 劃和針對(duì)性治理，可有效減少乃至避免動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生。
煤礦巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng)硬件主要包括數(shù)據(jù)智能采集平板、采集主機(jī)、高精度 地震檢波器、連接電纜組成。
2、產(chǎn)品原理
煤礦巷道隨掘超前探測(cè)技術(shù)使用了HSP 是水平聲波/地震波剖面法（Horizontal Sonic/Seismic Profiling）的英文縮寫，該技 術(shù)遵循惠更斯-菲涅爾原理和費(fèi)馬原理，前提條件是介質(zhì)存在差異的波阻抗（密度*縱波速度）。利用溶洞（腔）、軟弱夾層、破碎地層、 斷層、節(jié)理密集帶、富水構(gòu)造帶等地質(zhì)體與背景地層存在明顯的波阻抗差異，為預(yù)報(bào)提供了理論基礎(chǔ)，見(jiàn)圖（a）。 適于 TBM或者掘進(jìn)機(jī)施工煤礦巷道 HSP 法是利用刀盤滾刀破巖產(chǎn)生的震動(dòng)信號(hào)作為探測(cè)震源，對(duì)前方不良地質(zhì)體進(jìn)行空間 成像，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)?！苍摬▓?chǎng)傳播速度、質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)幅度等與介質(zhì)的組成成分、密度、結(jié)構(gòu)特征等存在密切的相關(guān)關(guān)系〕。 采用空間陣列式測(cè)試布置方法，在接收圍巖震動(dòng)回波的同時(shí)，同步接盾構(gòu)機(jī)身震動(dòng)噪聲，盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)下，連續(xù)接收震動(dòng) 信號(hào)數(shù)據(jù)量足夠大后（通常連續(xù)接收數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)不少于 9 分鐘），圖 （b）為測(cè)試布置示意圖。
1、斷層、陷落柱、沖刷帶、采空區(qū)、矸石層分布、煤層厚度、煤層地壓探測(cè)
2、含水、含瓦斯構(gòu)造安全厚度檢測(cè)。
3、下組煤深度、厚度變化。
4、工作面內(nèi)隱伏構(gòu)造、煤層不連續(xù)地質(zhì)體的探測(cè)。
5、火成巖侵入體探測(cè)
6、頂板垮塌或富集水的采空區(qū)探測(cè)水和隱蔽致災(zāi)因素調(diào)查提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
該適于煤礦掘進(jìn)巷道，HSP法是利用掘進(jìn)機(jī)刀盤滾刀剪切煤層、巖（土）時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)作為激發(fā)震源的一類彈性波 探測(cè)方法，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：
1、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試便捷，無(wú)需破爆或錘激。以掘進(jìn)機(jī)刀盤滾刀破煤、巖震動(dòng)作為激發(fā)震源，測(cè)試的便捷性遠(yuǎn)勝于主動(dòng)源地震波預(yù)報(bào) 方法；
2、檢波點(diǎn)布設(shè)迎合性強(qiáng)，可布置與煤礦巷道輪廓任何位置。采用全空間陣列式布極，檢波點(diǎn)可布設(shè)于盾尾面后 0～30 米范 圍煤礦巷道輪廓的任一位置，保證檢波點(diǎn)相互間距大于1.5m，記錄好坐標(biāo)位置即可；
3、無(wú)需掘進(jìn)機(jī)停機(jī)，不影響施工。采用掘進(jìn)破巖震動(dòng)作為震源，在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行探測(cè)，無(wú)需停機(jī)；
4、無(wú)測(cè)前準(zhǔn)備工作，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間短。該方法現(xiàn)場(chǎng)檢波器布設(shè) 10 分鐘左右，測(cè)試時(shí)間在 10～15 分鐘，測(cè)試時(shí)間短；
5、探測(cè)對(duì)象滿足長(zhǎng)距離地震波法探測(cè)要求。該HSP法采用的是地震波反射法探測(cè)，可探測(cè)巷道前方可能造成安全事故的不 良地質(zhì)體，如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區(qū)等，探測(cè)有效距離不少于 100m。
平頂山某礦采用綜掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，煤層巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)裝置布設(shè)如圖1所示。在煤層工作面掘進(jìn) 巷迎頭后方布設(shè)一套TEM-HSP煤礦巷道隨掘超前探測(cè)系統(tǒng)，外接8支地震檢波器，編號(hào)S1-S8，道間距3m，布設(shè)于巷道工 作面煤層壁幫。由于巷道隨掘過(guò)程中迎頭后方10m之內(nèi)安全性較差、10-20m之內(nèi)煤灰較大。因此，迎頭后方支地震檢 波器S1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境布設(shè)在迎頭后方10-20m范圍內(nèi)，迎頭每推進(jìn)20m，支地震檢波器S8往前移動(dòng)48m，距離 巷道迎頭10-20m，整個(gè)探測(cè)裝置隨著巷道迎頭前進(jìn)而交替前移。地震檢波器安裝鉆孔深度3m，俯角孔3°，如圖2所示。
